Электронный научный журнал
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

МАРГАНЕЦ И ЕГО НЕЙРОТОКСИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ НА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ (ОБЗОР)

Ярославцева О.Д. 1
1 Оренбургский государственный университет
В настоящее время ученым в области изучения металлозависимых биохимических процессов установлено, что марганец является неотъемлемой частью биологических и химических процессов для многих живых организмов, в том числе участие в нейропроцессах. Марганец обеспечивает стабильность клеточных мембран, участвует в синтезе и обмене нейромедиаторов, однако при поступлении марганца в организм человека в количестве, превышающем средние значения, и с учетом его кумуляции он может превращаться из эссенциального микроэлемента в экотоксикант с развитием характерных симптомов. Обзор посвящён некоторым аспектам негативного влияния марганца на нервную систему и на обмен веществ с нарушением белкового профиля человека, пагубного влияния на пожилых людей в индуцировании болезни Паркинсона, снижении умственных способностей детей и у людей с болезнями печени и у новорожденных
марганец
нейротоксичность
морфологические изменения
диагностика
1 Шестова Г.В., Иванова Т.М., Ливанов Г.А., Сизова К.В. Токсические эффекты марганца как фактор риска для здоровья населения // Медицина экстремальных ситуаций. 2014г. [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/toksicheskie-effekty-margantsa-kak-faktor-riska-dlya-zdorovya-naseleniya (дата обращения 18.11.20).
2 Нотова С.В., Казакова Т.В., Маршинская О.В. Изучение химических форм меди и марганца в живом организме (обзор) // Животноводство и кормопроизводство 2020 Т.103 № 1 [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/izuchenie-himicheskih-form-medi-i-margantsa-v-zhivom-organizme-obzor (дата обращения 19.11.20) DOI: 10.33284/2658-3135-103-1-47.
3 Землянова М.А., Тарантин А.В. Нарушение белкового профиля человека в условиях воздействия тяжелых металлов // Экология человека 2012 [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/narusheniya-belkovogo-profilya-cheloveka-v-usloviyah-vozdeystviya-tyazhelyh-metallov (дата обращения: 19.11.20).
4 Зайцева Н.В, Землянова М.А., Кольдибекова Ю.В., Пескова Е.В. Некоторые аспекты развития нейротоксических эффектов при воздействии нейротропных химических веществ // Экология человека. – 2020. – № 3. – С. 47-53.
5 Калинникова Т.Б., Тарасов О.Ю., Колсанова Р.Р., Гайнутдинов М.Х. О нейротоксичности марганца в питьевой воде из подземных источников // Георесурсы 2011. [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/about-manganese-neurotoxicity-in-drinking-ground-water (дата обращения: 19.11.20)
6 Huang C.C. Parkinsonism induced by chronic manganese intoxication – an experience in Taiwan. Chang Gung Med. J. V. 30.2007. 385-395.
7 De Bie R.M.A., Gladstone R.M., Strafella A.P., Ko J.H. Lang A.E. Manganese-induced parkinsonism associated with methcathinone (Ephedrone) abuse. Arch. Neurology. V. 64. 2007. 886-889.

Введение.

Марганец – многофункциональный элемент в жизни человека. Марганец является жизненно необходимым микроэлементом для организма, поскольку участвует во многих биохимических процессах организма (синтез и обмен нейромедиаторов и синтез инсулина и т.д.) [1]. Но в тоже время марганец является токсическим веществом, он свободно проникает через гистогематический барьер между кровеносной системой и центральной нервной системой. Поэтому требуется особое внимание к разработке мер по предупреждению отравления марганцем и веществами, в которых он содержится. Стоит учесть, что медицинские исследования должны быть на таком уровне, чтобы на ранней стадии находить интоксикацию данным веществом [1]. Металлозависимые биохимические процессы – еще мало изучены, именно поэтому влияние марганца на различные биохимические, психоневрологические показатели рассматриваются первоначально на животных, чаще всего используют крыс [2].  

Изучение влияние марганца (Mn) на биохимические процессы организма, его действие на психоневрологические показатели, изучение как пагубного влияния марганца на живые организмы, в том числе и на человека – важная задача медицинской биохимии. Марганец – жизненно необходим для многих живых организмов. Метаболическая роль марганца связана с функционированием марганц содержащих металлоферментов (СОД2, аргиназа) и ферментов, для которых Mn выступает в качестве кофактора (гидролазы, киназы, декарбоксилазы, трансферазы). В настоящее время изучены процессы, в которых участвует марганец: супероксиддисмутаза, которая контролирует катализ реакции переноса электронов, при этом участвуя в защите клеток от окислительного стресса; глутаминсинтетаза, которая принимает участие в синтезе и транспорте нейромедиаторов; ацетилхолинэстераза, помогающая при катализе и передаче нейромедиаторов ацетилхолина в синапсах; цитозольный фермент аргиназа, участвующий в цикле мочевины и другие [2].  

 Марганец для человека будет опасен, если находится в степенях окисления +4, +6, +7, поскольку именно в этих степенях окисления марганец способствуют развитию окислительного стресса клеток. Марганец является конкурентом железу в процессах взаимодействия с протеинами и ферментами. Так, уровень трансферрина и ферритина значительно возрастает у населения, подверженного воздействию марганца, в то время как уровень рецептора трансферрина снижается [3].

Цитоксическое действие прямого наведения повреждения нейронов способны оказывать нейротропные химические вещества, в том числе и переходные металлы в соединении с кислородом (оксиды марганца). Таким следствием может быть нарушение цельного состава мембран, а также стимулирование нейровоспалительного ответа. В ряде исследований было показано, что соединения марганца в микро- и наноразмерном состоянии проникают с помощью транферриновых специализированных рецепторов, кальциевых каналов через гистогематический барьер между кровеносной системой и центральной нервной системой и необратимо накапливаются уже в самих нейронах, точнее в их ядрах, головного мозга и нейроглиальных клетках. Ионы марганца активно вступают в реакцию с пероксидом водорода, образовывая при этом токсичные соединения с радикалами OH-, HO2•, которые вызывают повреждение мембран дофаминэрогических нейронов и нарушают защитную функцию гематоэнцефалического барьера [4].

Хорошо известным проявлением нейротоксичности марганца для людей является индукция им одной из форм болезни Паркинсона, причиной которой является избирательная гибель дофаминергических нейронов в черной субстанции. Индукция этой болезни марганцем происходит при поступлении его в организм в основном через дыхательные пути [6], употреблении психостимуляторов, изготовленных из лекарств, содержащих эфедрин, с использованием KMnO4, и при нарушениях выведения марганца, поступающего в организм человека с пищей и водой, при хронических заболеваниях печени [7]. Во всех этих трех вариантах марганцевого паркинсонизма ионы марганца накапливаются в головном мозге и вызывают глубокие нарушения функция центральной нервной системы, сходные с проявлениями наследственной формы болезни Паркинсона [5].

 Высокая чувствительность нервной системы детей к нейротоксическому действию марганца, содержащегося в питьевой воде из подземных источников, показана в ряде исследований [5]. Интоксикация детей питьевой водой с содержанием марганца более 0,001 г/мл может вызывать заметное снижение внимания и памяти или некоторые симптомы неврологического характера, такие как повторяющиеся нарушения речи (заикание или зацикливание на слове) и нарушения координации движений ребенка. Было установлено, что высокое содержание марганца в питьевой воде может становиться одним из факторов риска для детей. Исследования, проведенные в одной из провинций Китая, показали, что у детей в возрасте 11-13 лет повышение концентрации марганца до 0,240-0,350 мг/л повышает его концентрацию в волосах, нарушает координацию движения, в том числе движения рук, нарушение кратковременной памяти, визуальную идентификацию и снижает скорость бега. В Бангладеш высокая концентрация марганца в воде (0,8 мг/л) соотноситься у 10-летних детей со снижением коэффициента умственного развития. В Квебеке (Канада) повышенное содержание марганца в питьевой воде вызывало повышение его концентрации в волосах у 6-15-летних детей, сопровождающееся повышенной физической активностью и расстройством поведения [5].

Заключение

Таким образом, в данной обзорной статье были затронуты темы нейротоксического влияния марганца в степенях окисления +4, +6, +7 на человека, рассмотрены процессы чувствительности нервной системы к определённым концентрациям марганца, образование нейровоспалительного ответа на превышение допустимой дозы марганца в организме, его выраженное токсическое действие на детей и новорожденных, а также в индукции болезни Паркинсона.


Библиографическая ссылка

Ярославцева О.Д. МАРГАНЕЦ И ЕГО НЕЙРОТОКСИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ НА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ (ОБЗОР) // Международный студенческий научный вестник. – 2021. – № 1.;
URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=20361 (дата обращения: 16.06.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074